- corrosão galvânica ocorre quando metais de potenciais diferentes estão em contacto elétrico na presença de um eletrólito. O metal menos nobre, o ânodo, corrói preferencialmente; o mais nobre, o cátodo, é protegido.
- São necessárias três condições em simultâneo: materiais com potenciais diferentes, ligação elétrica e um eletrólito comum. Interromper uma destas condições impede esse circuito galvânico.
- O sal pode acelerar o processo : aumenta a condutividade do eletrólito e os cloretos podem comprometer as camadas passivas dos metais.
- A relação entre áreas é importante: um ânodo pequeno ligado a um cátodo grande pode sofrer um ataque intenso e localizado.
- A prevenção começa no projeto : isolamento elétrico, escolha de materiais compatíveis, proteção catódica quando adequada ou utilização de materiais isolantes que não participem no par.
O que é a corrosão galvânica?
A corrosão galvânica pode acelerar-se quando dois metais diferentes estão em contacto elétrico e partilham um eletrólito, normalmente água com substâncias dissolvidas. Forma-se uma célula: o metal menos nobre corrói preferencialmente, enquanto o outro é protegido.
Neste exemplo, a palavra decisiva é diferentes. A diferença de potencial entre os materiais permite que circule corrente quando existe uma ligação elétrica e um eletrólito comum. A perda de material concentra-se no lado anódico, frequentemente junto à ligação.
Também se chama corrosão bimetálica ou corrosão de contacto. É relevante em guardas, colunas, fixações, terminais e luminárias onde se combinam metais. Um parafuso inoxidável e uma peça de alumínio podem ser adequados isoladamente, mas a sua ligação em ambiente húmido e salino exige avaliação.
Como funciona a célula galvânica?
Quatro processos ocorrem em conjunto:
- Oxidação no ânodo. O metal menos nobre liberta eletrões e passa à solução sob a forma de iões. Para alumínio e ferro: Al → Al3+ + 3e− e Fe → Fe2+ + 2e−. É aqui que ocorre a perda de material.
- Os eletrões percorrem a ligação condutora do ânodo para o cátodo. Sem essa ligação, o circuito galvânico não se fecha.
- Redução no cátodo. Em água neutra com oxigénio dissolvido, a reação pode escrever-se: O2 + 2H2O + 4e− → 4OH−. O cátodo consome os eletrões libertados pelo ânodo sem se dissolver nessa reação.
- Os iões completam o circuito pelo eletrólito. O movimento de iões no líquido permite a continuidade da corrente. É aqui que a humidade e os sais intervêm.
A corrente resultante chama-se corrente de corrosão e relaciona-se com a velocidade de dissolução do ânodo. A força motriz é a diferença de potencial entre os materiais. Uma diferença maior pode aumentar essa força motriz, embora a velocidade real dependa também das condições e da geometria.
As três condições na prática
A prevenção pode atuar sobre qualquer uma das condições necessárias ao circuito:
| Condição | Explicação |
|---|---|
| Metais com potenciais diferentes | A posição relativa na série galvânica do ambiente considerado determina a tendência anódica ou catódica. Não basta comparar os nomes dos metais sem considerar o estado da superfície. |
| Contacto elétrico | É necessária uma ligação condutora: contacto direto, parafuso, abraçadeira ou suporte comum. |
| Eletrólito comum | Uma película líquida condutora liga as superfícies. Chuva, condensação e soluções salinas podem completar o circuito. |
A série galvânica
O papel de ânodo ou cátodo depende da posição relativa dos materiais na série galvânica , estabelecida para um eletrólito e condições definidos, frequentemente água do mar. O material mais nobre tende a funcionar como cátodo e o menos nobre como ânodo.
| Material ou liga | Comportamento no par |
|---|---|
| Grafite e titânio | Muito nobres; forte tendência catódica |
| Aço inoxidável passivo, cobre e bronze | Nobres; tendência catódica |
| Estanho, chumbo, ferro fundido e aço-carbono | Posição intermédia |
| Ligas de alumínio | Menos nobres; tendência anódica |
| Aço galvanizado, camada de zinco | Pouco nobre; corrói preferencialmente |
| Magnésio | Muito pouco nobre; sacrifica-se primeiro |
Esta ordem é simplificada. Depende da liga, temperatura, oxigenação e estado passivo. O aço inoxidável mantém o comportamento nobre enquanto a camada passiva se conserva. Numa fresta com pouco oxigénio, pode tornar-se ativo e comportar-se de outra forma. A série galvânica medida num eletrólito real não é equivalente à série de potenciais eletroquímicos padrão.
Qual dos metais corrói primeiro?
No par, é o metal menos nobre que corrói preferencialmente. Alumínio e zinco podem funcionar como ânodos quando ligados a aço inoxidável passivo ou cobre. O magnésio é usado em ânodos de sacrifício precisamente pela sua posição pouco nobre. O que importa é o comportamento em relação ao outro material no ambiente considerado.
Porque o sal pode acelerar a corrosão
A água muito pura conduz mal a corrente. Os sais dissolvidos aumentam a condutividade e podem permitir correntes de corrosão mais elevadas, acelerando a dissolução do ânodo.
Existe também outro efeito: os cloretos podem romper as camadas passivas. Alumínio e aço inoxidável dependem de finas camadas de óxido. O ataque localizado por cloretos pode iniciar corrosão por picadas , que penetra no material em pontos concentrados. Num par galvânico, os mecanismos podem reforçar-se.
Ambientes costeiros, portuários e sujeitos a sal rodoviário podem aumentar o risco através da deposição de sais, do tempo de humectação e dos ciclos ambientais. A presença e a condutividade do eletrólito variam com a humidade, concentração salina, temperatura, drenagem e secagem. Também contam as ligas, a relação entre áreas e a geometria da junta.
C5-M, da ISO 12944-2:1998, e C5/CX, da edição de 2017, descrevem corrosividade atmosférica no âmbito da proteção de estruturas de aço por pintura. Não são classes de luminárias, certificações de produto ou métodos de ensaio. Saiba mais em IP66, IK10 e C5-M. (ISO 12944-2:2017)
Relação entre áreas: ânodo pequeno, cátodo grande
A geometria importa tanto como a escolha dos materiais . A corrente gerada pela superfície catódica concentra-se na superfície anódica. Se esta for pequena, a densidade de corrente pode tornar o ataque particularmente intenso nesse ponto.
A combinação desfavorável é um ânodo pequeno ligado a um cátodo grande. Uma pequena peça ou rebite de alumínio numa grande superfície inoxidável ou de cobre pode sofrer ataque rápido. A geometria inversa, um ânodo grande e um cátodo pequeno , distribui a corrente por uma área anódica maior e tende a reduzir a intensidade local do ataque.
Quando é necessário combinar metais, é geralmente preferível que as pequenas fixações sejam do metal mais nobre . Parafusos inoxidáveis numa grande peça de alumínio são menos desfavoráveis do que pequenos parafusos de alumínio numa estrutura inoxidável. Ainda assim, a exposição e a necessidade de isolamento devem ser avaliadas.
Corrosão galvânica na iluminação pública e nas infraestruturas
Colunas, luminárias e outras estruturas combinam metais expostos durante todo o ano. Os pontos a verificar incluem:
- Fixações: parafusos e pernos inoxidáveis em corpos ou colunas de alumínio, onde pode ocorrer corrosão localizada junto à ligação.
- Bases, portinholas e ligações das colunas: zonas onde se encontram metais diferentes e onde podem acumular-se água e sais.
- Ligações de cabos: ligações diretas alumínio/cobre podem sofrer corrosão e formação de óxidos, aumentando a resistência de contacto e o aquecimento. Exigem soluções de transição adequadas.
- Portos, pontes e instalações industriais ou marítimas: cada transição entre materiais deve ser avaliada em função da exposição real a sais e humidade.
As interfaces e as zonas de retenção de água merecem especial atenção. Podem ser os primeiros pontos de degradação visível. Conheça os mecanismos em Porque sofrem corrosão os corpos das luminárias?
Alumínio e aço inoxidável
O aço inoxidável passivo é mais nobre do que o alumínio, que tende a ser o ânodo. Uma pequena fixação inoxidável numa grande peça de alumínio limita a relação desfavorável entre áreas, mas não elimina o risco. Em ambiente salino, pode ser necessário isolamento elétrico e vedação.
Alumínio e aço galvanizado
O zinco do revestimento pode corroer preferencialmente e proteger os metais associados. Quando é consumido e o aço fica exposto, o comportamento do par pode mudar e o alumínio tornar-se anódico. A ligação deve ser avaliada ao longo do tempo.
Alumínio e cobre
O cobre é significativamente mais nobre. Ligações diretas Al/Cu em ambiente húmido podem sofrer corrosão intensa e acumulação de óxidos que prejudicam o contacto elétrico. Use transições e sistemas de ligação adequados aos materiais e às condições.
| Combinação | Risco | Observação |
|---|---|---|
| Alumínio – cobre | Elevada | Diferença de potencial elevada; risco em ligações Al/Cu, agravado pela formação de óxidos no contacto. |
| Alumínio – aço inoxidável | Moderado a elevado | O inoxidável passivo é catódico. Uma pequena área catódica e uma grande área anódica reduzem a intensidade local. |
| Aço-carbono – cobre | Elevada | O aço torna-se anódico e pode corroer mais depressa na presença de humidade. |
| Zinco ou aço zincado – cobre | Elevada | O zinco é anódico em relação ao cobre e pode ser consumido rapidamente. |
| Alumínio – aço galvanizado | Baixo inicialmente | O zinco atua de forma sacrificial. O risco muda quando a camada é consumida e o aço fica exposto. |
| Aço inoxidável – cobre | Baixa | A proximidade na série pode reduzir a força motriz, dependendo da liga, do estado passivo e do ambiente. |
Como prevenir a corrosão galvânica
As medidas procuram interromper o circuito ou reduzir a intensidade do ataque. É frequente combiná-las:
| Método | Efeito |
|---|---|
| Isolamento elétrico (anilhas, casquilhos e juntas isolantes) | Interrompe a passagem de eletrões entre os materiais. |
| Materiais próximos na série galvânica | Reduzem a diferença de potencial e a força motriz. |
| Revestimento e vedação (pintura ou selante) | Impedem o contacto com o eletrólito enquanto a proteção se mantém íntegra. |
| Ânodo de sacrifício, proteção catódica | Um metal menos nobre corrói deliberadamente para proteger a estrutura. |
| Relação favorável entre áreas (ânodo grande, cátodo pequeno) | Reduz a densidade de corrente anódica e a intensidade local do ataque. |
| Drenagem e redução da retenção de água | Reduzem o tempo de presença do eletrólito. |
| Material não metálico e isolante | Não participa no par galvânico nem fornece a ligação condutora. |
Em embarcações, depósitos de água quente e estruturas marítimas, ânodos de zinco, alumínio ou magnésio podem ser escolhidos para corroer preferencialmente. Protegem a estrutura e são substituídos periodicamente. A seleção e o dimensionamento fazem parte do sistema de proteção catódica.
O papel dos materiais eletricamente isolantes
Um polímero técnico ou compósito reforçado com fibra de vidro que seja eletricamente isolante não funciona como elétrodo nem estabelece uma ligação condutora entre metais. Isso elimina a participação desse corpo no par galvânico.
A escolha de materiais, o isolamento e os revestimentos podem prevenir ou limitar a corrosão galvânica, mas a sua eficácia depende da execução e da conservação. No próprio corpo, um material isolante como o SMC elimina a participação no par. As fixações metálicas continuam, porém, a exigir avaliação das combinações entre si e da presença de eletrólito.
Aplicação na POLAB VALDUR
O corpo da VALDUR é fabricado em compósito SMC isolante, que não participa num par galvânico com as fixações. As fixações são de aço inoxidável 316. A ausência de corrosão metálica no corpo é relevante em ambientes costeiros, rodoviários e industriais, mas os restantes componentes devem continuar a ser avaliados. Saiba mais em SMC, alumínio e ferro fundido e na página de materiais.
Equívocos frequentes
- «O aço inoxidável nunca corrói.» Pode sofrer corrosão por picadas ou em frestas na presença de cloretos. Como cátodo, também pode acelerar a corrosão de um metal menos nobre em contacto.
- «O alumínio não ganha ferrugem, por isso não corrói.» Não forma ferrugem de ferro, mas pode sofrer corrosão, incluindo ataque localizado por cloretos e ataque galvânico.
- «Corrosão galvânica é apenas outro nome para ferrugem.» A ferrugem é específica do ferro; o mecanismo galvânico também afeta outros materiais.
- «Só importa a qualidade de cada metal.» A combinação, a geometria, a relação entre áreas e o ambiente também são determinantes.
- «A pintura resolve sempre o problema.» A eficácia depende da integridade e da aplicação. Um dano localizado no lado anódico pode expor uma pequena área de ânodo perante um grande cátodo, concentrando o ataque.
Síntese
A corrosão galvânica é um processo eletroquímico previsível, não necessariamente um defeito do material. A prevenção exige avaliar a combinação, o contacto elétrico, o eletrólito e a geometria da ligação. (TWI)
Pontos essenciais
- Três condições em simultâneo: materiais com potenciais diferentes, contacto elétrico e eletrólito comum. Interromper uma condição impede esse circuito galvânico.
- O metal menos nobre , que funciona como ânodo, corrói preferencialmente; o cátodo é protegido.
- Sal e humidade podem acelerar o ataque ao aumentar a condutividade e comprometer camadas passivas.
- Ânodo pequeno e cátodo grande podem concentrar o ataque; avalie a relação entre áreas.
- Materiais não metálicos e isolantes não participam no par; as fixações metálicas continuam a exigir avaliação.
Perguntas frequentes
O alumínio ganha ferrugem?
Não no sentido rigoroso: ferrugem é um produto da corrosão do ferro. O alumínio pode corroer e sofrer corrosão por picadas, sobretudo em presença de cloretos ou em pares galvânicos desfavoráveis.
O aço inoxidável é sempre a melhor escolha?
Não. Em estado passivo, pode funcionar como cátodo e acelerar a corrosão de um metal menos nobre em contacto, como o alumínio. Também pode sofrer corrosão por picadas ou em frestas quando a camada passiva é comprometida em ambientes ricos em cloretos.
Porque corrói o alumínio junto ao aço inoxidável?
Quando estão em contacto elétrico e ligados por um eletrólito, o alumínio tende a ser o ânodo e o aço inoxidável passivo o cátodo. O alumínio pode então corroer mais depressa do que isoladamente.
É necessária água salgada para ocorrer corrosão galvânica?
Não. É necessário um eletrólito, uma película líquida capaz de conduzir iões. Chuva e condensação podem cumprir essa função. Os sais aumentam a condutividade e os cloretos podem danificar camadas passivas, tornando o processo mais intenso em ambientes costeiros, portuários ou sujeitos a sal rodoviário.
Como prevenir a corrosão galvânica?
Interrompa o contacto elétrico ou a ligação pelo eletrólito, escolha combinações compatíveis, proteja as superfícies ou utilize proteção catódica quando adequada. Um material não metálico e isolante, como o SMC reforçado com fibra de vidro, não participa nesse par galvânico.
Um compósito pode participar na corrosão galvânica?
Depende do compósito. O SMC isolante com fibra de vidro não atua como elétrodo num par galvânico. Compósitos condutores, incluindo os de fibra de carbono, podem formar pares galvânicos com metais. As fixações metálicas de um corpo SMC continuam a exigir avaliação de compatibilidade. (TWI)
Porque se usam ânodos de sacrifício nas embarcações?
Um ânodo de sacrifício utiliza um metal menos nobre, normalmente zinco, alumínio ou magnésio, ligado aos componentes a proteger. Corrói preferencialmente, protegendo a estrutura. É uma forma de proteção catódica.
Corrosão galvânica e ferrugem são a mesma coisa?
Não. A ferrugem está associada à corrosão do ferro. A corrosão galvânica é um mecanismo de interação entre materiais com potenciais diferentes e pode afetar também alumínio ou zinco.
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